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磁粉检测操作规程

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2020年4月19日
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1. 目的
本规程确定了依据API及ASTM E709对铁磁性材料进行表面及近表面的检测方法，人员要求以及接受的标准，规范石油设备磁粉检测的相关标准。

2. 适用范围
适用于井控公司铁磁性零件的表面及近表面缺陷的磁粉检测；

3. 引用标准
ASTM E709 《磁粉检验的标准推荐方法》
API Spec 6A 《井口和采油树设备规范》
API Spec 6D 《管线阀门》
API Spec 16A 《钻通设备规范》
API Spec 16C 《节流和压井管汇规范》
API Spec 16D 《钻井井口控制设备及分流设备控制系统规范》
SNT-TC-1A 《美国无损检测操作规程建议》
ASTM E1316 《无损检测术语》
ASME V 《无损检测》
JB/T 4730.4- 《承压设备无损检测第4部分：磁粉检测》
4. 定义
4.1. 相关显示—主要尺寸大于1/16 英寸(1.6mm)的显示才视为相关显示，是由于材料组织不连续引起的显示。
4.2. 无关显示—由于涂装标记、加工标记等，而不是由于材料组织不连续（如导磁系数变化、磁迹和非金属痕及其所包含的因素）引起的显示。
4.3. 密封区域—在打开关闭或传输时表面保持密封接触的区域。
4.4. 可疑显示—任何有问题的、可疑的或认为无关的显示都应视为缺陷，而应进行重行评估。经过可视液体渗透检测或使其它的检测方法使显示呈现出来。
4.5. 线性显示—长度大于或等于其宽度的三倍的显示。
4.6. 圆形显示—圆形或长度小于三倍宽度的椭圆形显示

5. 环境与安全
5.1.1. 在使用者特定的安全，健康和环境方针的指导下安全操作是使用者的责任。
5.1.2. 安全操作依据供货商的材料安全数据要求控制，在使用者特定安全，健康和环境方针的指导下，使用者应依照本规程负责对浪费或危害环境的做法进行控制。

6. 检验程序
6.1. 人员资质
6.1.1. 检测人员、说明及对结果作出评价、记录或报告出具的人员应具备至少Ⅱ级资格证明：
6.1.2. 磁粉检验人员应经过专业培训，按照相关国家国际要求认证的Ⅱ级人员，并取得相应的资格证书。
6.2. 设备要求
6.2.1. 磁粉检测设备的可调磁化能力至少不小于5000安培。
6.2.2. 可使用交流，整流（全波或半波）或直流电源，设备应具备不同电流控制能力，并能够为轴向和纵向磁化产生所需电流。
6.2.3. 能够使用便携式磁轭作为充磁器，只要具备检测微细缺陷的灵敏度即可，限定条件如下：
Ø 本规程所使用的电磁轭限于小范围内，如加工面，凹槽，焊缝，空穴或焊补处。
Ø 不允许将磁轭法用于阀体内部、阀盖、末端与出口连接点和阀内零件如阀杆，API spec6A限定的阀孔密封装置（阀板和阀座）等。
6.2.4. 磁轭提升力校验
6.2.4.1. 当使用磁轭最大间距时（200mm），每个交流电磁轭至少有10Ib（4.5kg）的提升力，在每次使用前确定。
6.2.4.2. 当使用磁轭最大间距时（200mm），每个直流电磁轭至少有40Ib（18kg）的提升力，在每次使用前确定。
6.2.5. 设备及性能校准周期：
6.2.5.1. 设备上仪表校验时至少对三个不同电流输出的读数进行比对，相对试验仪表的实际电流值，偏差不超过满刻度的±10%。
6.2.5.2. 设备的校验符合表1的要求。
表1
序号
项目
校验周期
1
白光强度
每8H校验一次
2
黑光强度
每8H校验一次
3
黑光照度计
1年
4
白光照度计
1年
5
磁化设备
6个月或大修后
6
高斯计
1年
7
沉淀浓度
每8H校验一次
8
磁悬液污染
每周/次

6.2.6. 磁粉性能
Ø 用于磁粉检验的磁粉，应是细小的铁磁性材料，为使它们相对于被检的表面背景有高度的可见性（对比度）它们还应经过特殊的处理并赋予颜色（荧光或非荧光）的，在紫外线照射下的检测表面上能够清晰可见。
Ø 磁粉应具有高的导磁率以便于磁化和被吸引到不连续处，同时也应有低的顽磁性，以使它们不会被相互吸引。磁粉应无毒、无味、无生锈、油脂、油漆、灰尘及其它影响其使用性能的杂质。
6.2.7. 磁悬液
磁悬液根据磁粉制造商推荐规程制备：一般为1）水2）煤油。
6.2.7.1. 磁悬液的选择
不同的磁悬液具有不同的优缺点，选择磁悬液时应考虑一下：
Ø 以水为载体的磁悬液不可燃，但可能对工件产生腐蚀
Ø 以煤油为载体的磁悬液不会对工件产生腐蚀，但它是可燃的。
6.2.7.1.1. 油磁悬液应符合表2的要求。

表2
序号
项目
结论
1
重力
46
2
粘度
5
3
闪点
68-79.4
4
初始沸点
199℃
5
终点
254℃
6
色度值
25

6.2.7.1.2. 磁悬液喷灌
使用喷灌式成品磁悬液应严格按照使用说明书，及注意如下：
Ø 充分摇匀，先用磁悬液喷涂工件表面使工件表面充分润湿。
Ø 使用标准试片检测磁悬液性能。
Ø 如显示不明显应使用反差增强剂。
Ø 生产厂家提供符合要求的喷灌湿粉可被本规程接受，由于这些产品已经参考标准鉴定，不需要浓度检验。
6.2.8. 紫外线灯
紫外线应具备15度角时最小光强为每1000uw/ cm2，而且不能产生不超过20勒克斯的白光。
6.2.9. 暗室
推荐的检测区周围的白光等级不应超过20 勒克斯。
6.2.10. 白光强度计
白光强度计的光强度范围应在10.8~3000LUX。
6.2.11. 高斯计
磁场指示器用于检测相对极性和剩余磁场：范围：0-30高斯。
6.2.12. 特殊要求
在本规程中不允许使用点接触技术，以免引起放电以及灼烧区金属局部硬化和应力提高。夹具可用来将电流直接经过零件，只要夹具具有导线、黄铜或铜编织物触点。
6.2.13. 磁场强度指示器
Ø 使用磁场强度指示器时，将刻槽的一面放置工件的最大外圆表面，按照选定好的磁化方法进行试验，如果在定向磁化的整个有效范围内，指示器显示的磁痕总长均达到人工槽的75%以上，则认为满足该指示器反应的灵敏度要求。
Ø 每天检测工作开始前，用磁场指示器检验磁粉检测设备及磁粉和磁悬液的综合性能（系统灵敏度）并形成记录记录。
Ø 磁场强度指示器应按照使用说明书要求妥善保管，如发生生锈、变形、腐蚀二引起此特性变化时，则不得继续使用。
6.2.14. 人工伤试片
在检测工件中使用人工伤试片时，缺陷槽应垂直于零部件所施加的磁场。试片应贴于被检工件表面，有人工伤的一面朝向工件。
6.2.15. 反差增强剂
在磁粉与工件颜色反差太小时，为提高缺陷磁痕显示与工件表面颜色的对比度，检测前可先与工件表面涂一层厚度约为25-45um的反差增强剂，待干燥后在进行检测。
6.3. 表面处理及试验温度
6.3.1. 零件表面应无水、无油脂、油漆、锈渣、铁屑及氧化皮，如零件不规则将掩饰不连续性的显示，应有必要经过机械加工进行表面处理。
6.3.2. 准备检验的区域至少25mm以内相邻部位应保持干燥且没有污垢、油脂、棉绒、水锈、助焊剂和焊接飞溅物、有或其它妨碍检查的外来杂物。
6.3.3. 零件表面与磁悬液温度不应超过50℃。零件本体温度不得超过50℃

6.4. 操作程序
6.4.1. 工作前检查
6.4.1.1. 在进行磁粉检验前应执行目视检验；
6.4.1.2. 在至少每换班前或8小时后用人工伤试片进行系统检查，如果正确的磁粉显示则湿磁粉的灵敏度以及全部系统检测程序即可接受。用于检测的零件应于检测后进行退磁。
6.4.1.3. 至少每班或8小时检查黑光灯的黑光强度，紫外线圆心在距检测仪器中心365mm在所有情况下检测的黑光强度应不小于1000um/cm2
6.4.1.4. 在紫外线校准和执行检测前检验员应置于黑暗区至少5min。
6.4.2. 磁悬液沉淀浓度测定
6.4.2.1. 磁悬液的浓度应符合表3的要求。
表3
磁悬液类型
非荧光磁悬液
荧光磁悬液
沉淀浓度
1.2ml-2.4ml/100ml
0.1ml-0.4ml/100ml

6.4.2.2. 每周应对对磁悬液污染程度进行测定，如污垢的总量超过磁粉总量的30%或溶液荧光过亮时，必须更换溶液。

6.5. 磁化方法
在每次检测前应使用磁场强度指示器来确定适宜的磁化水平和预期的磁化效果。当预定的图样经过磁场指示器显示出来时，表明一个充分的磁场已经在零件中产生。当磁场与磁粉同时起作用时这些图像被显示出来。

6.6. 铁磁性材料检测要求
6.6.1. PSL2
在热处理和最终加工操作后，应对所有成品的所有润湿表面及密封表面进行湿法黑磁粉检测检测。
6.6.2. PSL3-PSL4
应对所有成品的所有可及表面进行湿法荧光检测。
基本材料的准备阶段：在金属焊接前（钢垫圈、阀杆阀孔密封装置）等，进行湿法荧光检测。
6.6.3. 焊接处（PSL2 PSL3 PSL3G）
6.6.3.1 在对100%的焊接部位包括焊接区域两侧相邻13mm处进行磁粉检测。
6.6.3.2. 准备焊接表面，应在焊接前进行黑磁粉检测，以确保缺陷在可接受范围。
6.7. 磁化技术
连续法定义—将要检测的表面经过检测介质湿润，以便在零件的表面上磁悬液，停止喷洒溶液的同时接通磁化电流，磁化电流的持续时间一般为1-3S，并最少进行两次。在停止磁化前的至少1s以内停止磁化。
6.8. 检验方法
6.8.1. 检验时机—最终磁粉检验应在零件经过最终热处理、机加工或其它完工的状态进行，中间检验应根据需要实施。
6.8.2. 磁化方向—应对各个部位实施两次垂直的磁化及检验，
6.8.2.1. 检测时应有至少15%覆盖区域焊接处至少包括两侧13mm范围以内，以保证检测的有效性。
6.8.2.2. 应根据要求使用反光镜等，以便使检查表面的面积最大化。
6.9. 检测工序
6.9.1. 磁化时的第二次磁化方向应是纵向磁化（适用时）。
6.9.2. 直接接触法的电流设置
Ø 对于外径达到5in的零件，每英寸直径电流应为700-900安培。
Ø 对于外径达到5in-10in的零件，每英寸直径电流应为500-700安培。
Ø 对于外径达到10in-15in的零件，每英寸直径电流应为300-500安培。
Ø 对于外径超过15in的零件，每英寸直径电流应为100-300安培。
6.93. 对于除圆形外的其它几何形状的零件，电流调节应按照在平面上最大直角交叉对角线距离决定上述计算使用的英寸数。
6.9.4. 所有的调整需用人工伤试片进行调整，以确保磁化效果适当。
6.9.5. 磁通法
6.9.5.1. 应用中心导体法检测圆形内孔零件的内表面或外表面。
6.9.5.2. 要检测大内径零件时中心导体应放置于内表面位置，磁化有效区域为导体直径的4倍，而每次磁化有效区域要求覆盖15%。
6.9.5.3. 磁悬液介质应用于检验中或停止应用磁悬液并开通磁化电流时的整个阶段。
6.9.5.4. 所有的调整需用人工伤试片进行调整，以确保磁化效果适当。
6.9.6. 线圈磁化法
6.9.6.1. 小型零件放置以线圈内部一侧，大型零件以线圈为中心。零件长度超过线圈长度的，应分别对零件进行磁化，而覆盖第一次的15%确保零件100%检验。
6.9.6.2. 所有的调整需用人工伤试片进行调整，以确保磁化效果适当。
6.9.6.3. 线圈磁化法的安培设置
6.9.6.3.1. 纵向磁化应使用一个交流或整流电流穿过一个多匝线圈进入。如果使用盘绕的电缆，线圈之间应紧紧贴住。要求磁场强度应基于零件长度（L）和零件直径（D）计算。
a） 长零件分段进行磁化每段不应超过15in，而且零件长度值（L）在计算要求的磁场强度上最大为15in，对于非圆柱零件，直径（D）应为最大交叉对角线。
b） 盘绕电缆或高密度线圈—对于L/D大于4的零件，依照下列方法计算：磁化电流在安培匝数±10%以内：
1) 1）安培匝数：= 35000 .
（L/D）+2
例如：线圈匝数为3，零件长度为20英寸，零件外径为4英寸，则L/D=5，安培匝数=5000，因此安培值=5000/3=5000.
c） 低密度线圈—对于L/D在2-4之间的零件，依照下列方法计算：磁化电流在安培匝数±10%以内：

2) 2）安培匝数：= 45000 .
（L/D）
例如：线圈匝数为5，零件长度为15in零件外径为5in，则L/D=3。安培-匝数=15000，因此：安培值=15000/5=3000.
d） 要求获取必要磁化磁场强度的电流是由有上述方程计算线圈匝数所得的安培匝数不同来决定。
e） 所有的调整需用人工伤试片进行调整，以确保磁化效果适当。

6.9.7. 磁轭法
6.9.7.1. 磁轭磁化—当电磁磁轭用于磁化局部面积时，在电极之间形成纵向磁场。
6.9.7.2. 磁轭在进行重力校准时，磁轭与零件表面的接触必须为100%。
1） 施加磁化电流。
2） 接通电流与持续放出，磁粉以检验漏磁时，磁悬液应适用于整个检测表面。
3） 应对每个部位进行两次磁化，第二次磁化时磁力线应垂直于第一次的磁力线。
4） 磁轭电流作用是：评估显示痕迹。
6.9.8. 显示痕迹评估
Ø 所有判定为裂纹和白点的工件判定为不合格。
Ø 所有的显示都应该进行评估
Ø 主要尺寸大于1.6mm的显示，都算作是相关显示。
Ø 相关显示、无关显示、密封区域、可疑显示、点状显示、圆形显示按照4.定义执行。
Ø 如怀疑无关与假显示出现处，应采用渗透检测来验证其显示的相关性。
6.9.9. 修补要求
6.9.9.1. 对于本体的不可接受显示，能够经过打磨或机械加工方式去除，以达到可接受级别，只要剩余部分的厚度不低于最低壁厚要求即可。这些修磨区域与其周围圆滑过渡，最终得到的表面质量应经过本规范的重新检验。
6.9.9.2. 焊缝缺陷修补时应开坡口，并进行完整的焊接，包括焊补两侧的1/2距离应经过本规范的重新检验。
6.9.10. 退磁
在零件退磁后剩磁不应超过±3高斯。
6.9.11. 后处理
在所有零件检验结束后，零件应保护好密封面，并上防锈油。零件在装配之前应进行超声波清洗，以便能够完全去除表面磁粉。

7. 验收标准
7.1. 验收标准（成品零件）
Ø 无任何主要尺寸大于等于5mm的磁痕显示。
Ø 在任意40cm2区域不应超过10个磁痕显示。
Ø 在同一直线上不得有四个或四个以上相隔1.6mm边到边的磁痕显示。
Ø 在压力密封表面不得有任何显示。
Ø 在API专用螺纹密封面上不得有任何显示。
7.2. 焊接处验收标准
Ø 对于深度小于等于16mm的焊接处，没有3mm的显示。
Ø 对于深度大于16mm的焊接处，没有大于5mm的显示。
Ø 不允许在密封表面上或距密封表面3mm内有表面气孔和裸露的夹渣。

8. 复检
8.1. 当出现下列情况时，应对检测进行复检。
Ø 检测结束时，用人工伤试片验证检测灵敏度不符合要求时。
Ø 发现检测过程中操作方法有误或技术条件改变时。
Ø 合同双方争议或认为有必要时。

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